柔性欠驱动仿生手制造技术

本发明专利技术提供一种柔性欠驱动仿生手，具有一手掌和手指组件。所述柔性欠驱动仿生手还包括：一弯曲组件，所述弯曲组件设置于所述手掌的一第一表面，用于控制所述手指组件的弯曲；以及，一间歇传动组件，所述间歇传动组件设置于所述手掌的一第二表面，用于控制所述手指组件中每一手指的分开和并拢；其中，所述手掌的所述第一表面与所述第二表面相对。

Flexible Underactuated Bionic Hand

【技术实现步骤摘要】
柔性欠驱动仿生手
本专利技术涉及一种医疗康复器械领域的机械手，尤其是一种柔性欠驱动仿生手。
技术介绍
人手是人体与外界接触的一个非常重要的工具，也是人类赖以生存和劳动的最复杂最精细的工具。通过手去感知外部世界是人类触觉世界的重要组成部分。人手虽小，但是动作却非常灵巧并且可以完成复杂的运动。目前全世界患有某种形式的残疾人士超过10亿人次并且残疾人数量还在逐年增加。报告概述了世界残疾人状况：约有1/5的残疾人遭遇重大困难。手部残疾人在工作生活中经历了很多困难，尤其是连手最基本的操纵功能都不能达到。现在市面上已经存在一些商业假手来帮助手部残疾者，如OttoBock,i-Limb假手。然而，现有的商业假手大多只能做到在外观与人手相似，实用性较低。数据显示，30％～50％的手部截肢患者较少使用其已有的假手。究其主要原因，不外乎以下因素：(1)假肢手的功能比较单一。目前的假肢手大多只具有1～2个自由度，只能完成简单的弯曲/伸展动作，不像正常人手可以完成不同的抓握动作。而且假肢手不具有形状自适应能力(根据被抓握物体的形状调节手指位置的能力)，使得抓取物比较单一；(2)假肢手的外观类似机械手。外观“抢眼”使手部截肢者拒绝佩戴；假肢手的可操纵性比较差。不能满足简易、灵活、可靠的具有反馈系统的交互控制；现有的肌电信号(EMG)控制假肢手重量比较大。EMG假肢是通过前臂上残余的肌肉信号控制手部运动。肌电信号的采集过程会造成佩戴者的痛苦，采集的信号的识别率也不高。另外，现有的EMG控制的假肢手在体积和重量方面也没有优势。因此，需要一种新的仿生手，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种柔性欠驱动仿生手，通过弯曲组件和间歇传动组件实现五指的张开并拢、五指弯曲以及大拇指的外展内收等动作，能够自适应抓取不同形状和大小的物体。为解决上述问题，本专利技术提供一种柔性欠驱动仿生手，具有一手掌和手指组件。所述柔性欠驱动仿生手还包括：一弯曲组件，所述弯曲组件设置于所述手掌的一第一表面，用于控制所述手指组件的弯曲；以及，一间歇传动组件，所述间歇传动组件设置于所述手掌的一第二表面，用于控制所述手指组件中每一手指的分开和并拢；其中，所述手掌的所述第一表面与所述第二表面相对。也就是说，所述弯曲组件与所述间歇传动组件分别设于所述手掌的正反两表面。在本专利技术一实施例中，所述手指组件包括一拇指、一食指、一中指、一无名指和一小指，并且，所述拇指、所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指具有一相同的手指结构；所述手指结构上分布设置三个凹槽，将所述手指结构分为一第一指节、一第二指节、一第三指节和一连接指节；所述连接指节用于将所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指分别连接至所述手掌；所述拇指的连接指节连接一拇指旋转轴，所述拇指旋转轴可旋转地设置于所述手掌的所述第一表面上；所述第一指节、所述第二指节、所述第三指节和所述连接指节上均设有贯穿孔，使得一连接线穿过所述贯穿孔并与所述手指结构的中心轴平行设置。在本专利技术一实施例中，所述弯曲组件包括一第一弯曲组件和一第二弯曲组件；其中，所述第一弯曲组件包括：一第一电机，所述第一电机固定设置于所述手掌的所述第一表面；一第一卷线套筒，所述第一卷线套筒套设于所述第一电机的一输出轴上；和一滑轮组，所述滑轮组包含一第一定滑轮、一第二定滑轮和一动滑轮；所述第一定滑轮固定设置于所述手掌的所述第一表面上，并对应所述小指的连接指节，所述第二定滑轮固定设置于所述手掌的所述第一表面上，并对应所述无名指的连接指节；所述第二弯曲组件包括：一第二电机，所述第二电机固定设置于所述手掌的所述第一表面，并且，所述第二电机的输出轴上套设一伞齿轮；和，一差速器，所述差速器具有一外壳，所述外壳的外周表面上形成与所述伞齿轮相啮合的齿槽；并且，所述差速器还具有一第一输出轴和一第二输出轴；其中，一第一连接线通过所述第一定滑轮及所述第二定滑轮贯穿所述小指和所述无名指；所述动滑轮设置于位于所述第一定滑轮与所述第二定滑轮之间的所述第一连接线上，并且，所述动滑轮通过一第二连接线与所述第一卷线套筒连接；一第三连接线贯穿所述中指，并与所述差速器的所述第一输出轴连接；一第四连接线贯穿所述食指，并与所述差速器的所述第二输出轴连接；以及，一第五连接线贯穿所述拇指，并于所述第二电机的输出轴连接。这样，通过由滑轮组组成的所述第一弯曲组件，可以同时通知所述无名指和所述小指的弯曲；而通过由所述差速器组成的所述第二弯曲组件则可以控制所述拇指、所述食指和所述中指的弯曲。在本专利技术一实施例中，所述间歇传动组件包括：一第三电机，所述第三电机固定设置于所述手掌的所述第二表面，并且所述第三电机的输出轴上设置一第一冠齿轮；齿轮组，所述齿轮组包括一第一不完全齿轮、一第二不完全齿轮、一中间齿轮和至少一手指连接齿轮；所述齿轮组的所有齿轮均可旋转地设置于所述手掌的所述第二表面；其中，所述第一不完全齿轮与所述第一冠齿轮相啮合，所述第二不完全齿轮与所述第一不完全齿轮相啮合，所述中间齿轮与所述第二不完全齿轮啮合，所述至少一手指连接齿轮至少与所述中间齿轮相啮合；一第二冠齿轮，所述第二冠齿轮套设于所述拇指旋转轴的一端，并且，所述第二冠齿轮与所述第一不完全齿轮相啮合。在本专利技术一实施例中，所述齿轮组包括三个手指连接齿轮：一食指连接齿轮、一无名指连接齿轮和一小指连接齿轮；其中，所述食指的连接指节与所述食指连接齿轮的旋转轴连接，而所述食指连接齿轮与所述第二不完全齿轮相啮合；所述无名指的连接指节与所述无名指连接齿轮的旋转轴连接，而所述无名指连接齿轮与所述中间齿轮相啮合；所述小指的连接指节与所述小指连接齿轮的旋转轴连接，而所述小指连接齿轮与所述中间齿轮相啮合。这样，所述第三电机通过其输出轴上的所述第一冠齿轮带动所述第一不完全齿轮旋转，进而带动所述第二不完全齿轮旋转。所述第二不完全齿轮进一步带动所述中间齿轮和所述食指连接齿轮旋转，控制食指与中指的相对位置。同时，所述中间齿轮带动所述无名指连接齿轮与所述小指连接齿轮，进而控制所述无名指及所述小指与所述中指的相对位置。在本专利技术一实施例中，所述手指组件由柔性树脂制成。所述柔性树脂为常见市售商品，并优选地可适用于3D成型技术。因而在本专利技术一较佳实施例中，所述手指由柔性树脂材料经3D成型技术成型。在本专利技术一实施例中，所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机均为设置有编码器的市售电机。在本专利技术的所述柔性欠驱动仿生手中，通过弯曲组件和间歇传动组件实现五指的张开并拢、五指弯曲以及大拇指的外展内收等动作，能够自适应抓取不同形状和大小的物体。本专利技术所述的所述柔性欠驱动仿生手具有重量轻、体积小、加工制造方便等优点。附图说明图1为本专利技术一实施例的一种柔性欠驱动仿生手的立体图；图2是所述柔性欠驱动仿生手的手指结构的立体图；图3是所述柔性欠驱动仿生手的拇指的立体图；图4是所述柔性欠驱动仿生手的主视图；图5是所述柔性欠驱动仿生手的后视图；图6是所述柔性欠驱动仿生手的差速器的立体图；图7是图6所示差速器的剖面图；具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的优选实施例，证明本专利技术可以实施，所述实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本专利技术，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性欠驱动仿生手，具有一手掌和手指组件，其特征在于，所述柔性欠驱动仿生手还包括：一弯曲组件，所述弯曲组件设置于所述手掌的一第一表面，用于控制所述手指组件的弯曲；以及，一间歇传动组件，所述间歇传动组件设置于所述手掌的一第二表面，用于控制所述手指组件中每一手指的分开和并拢；其中，所述手掌的所述第一表面与所述第二表面相对。

【技术特征摘要】
1.一种柔性欠驱动仿生手，具有一手掌和手指组件，其特征在于，所述柔性欠驱动仿生手还包括：一弯曲组件，所述弯曲组件设置于所述手掌的一第一表面，用于控制所述手指组件的弯曲；以及，一间歇传动组件，所述间歇传动组件设置于所述手掌的一第二表面，用于控制所述手指组件中每一手指的分开和并拢；其中，所述手掌的所述第一表面与所述第二表面相对。2.如权利要求1所述的柔性欠驱动仿生手，其特征在于，所述手指组件包括一拇指、一食指、一中指、一无名指和一小指，并且，所述拇指、所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指具有一相同的手指结构；所述手指结构上分布设置三个凹槽，将所述手指结构分为一第一指节、一第二指节、一第三指节和一连接指节；所述连接指节用于将所述食指、所述中指、所述无名指和所述小指分别连接至所述手掌；所述拇指的连接指节连接一拇指旋转轴，所述拇指旋转轴可旋转地设置于所述手掌的所述第一表面上；所述第一指节、所述第二指节、所述第三指节和所述连接指节上均设有贯穿孔，使得一连接线穿过所述贯穿孔并与所述手指结构的中心轴平行设置。3.如权利要求2所述的柔性欠驱动仿生手，其特征在于，所述弯曲组件包括：一第一弯曲组件，所述第一弯曲组件包括：一第一电机，所述第一电机固定设置于所述手掌的所述第一表面；一第一卷线套筒，所述第一卷线套筒套设于所述第一电机的一输出轴上；和一滑轮组，所述滑轮组包含一第一定滑轮、一第二定滑轮和一动滑轮；所述第一定滑轮固定设置于所述手掌的所述第一表面上，并对应所述小指的连接指节，所述第二定滑轮固定设置于所述手掌的所述第一表面上，并对应所述无名指的连接指节；以及，一第二弯曲组件，所述第二弯曲组件包括：一第二电机，所述第二电机固定设置于所述手掌的所述第一表面，并且，所述第二电机的输出轴上套设一伞齿轮；和，一差速器，所述差速器具有一外壳，所述外壳的外周表面上形成与所述伞齿轮相啮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪波，刘俊凯，刘素琴，章文俊，陆益栋，杨士模，殷瑞雪，沈丹艳，
申请(专利权)人：华东理工大学，上海黑焰医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31